Beim Doppelspritzgießverfahren, auch bekannt als Dual Shot, Double Shot, Multi Shot oder Umspritzen, werden zwei verschiedene Kunststoffharze in einem einzigen Bearbeitungszyklus miteinander verschmolzen.
Eine hochmoderne Fertigungstechnik namens Doppelspritzguss, auch bekannt als Zweikomponenten-, Zweikomponenten- oder Zwei-K-Spritzguss, wird verwendet, um komplizierte Formteile aus zwei verschiedenen Materialien herzustellen.
Beim Zweikomponenten-Spritzgießen steuern wir mithilfe einer hochspezialisierten und automatisierten Technik sorgfältig das Einspritzen zahlreicher Materialien, darunter zwei verschiedene Harztypen, in eine einzige Mehrkammerform.
Zweikomponenten-Spritzgießverfahren
Beim Zweikomponenten-Spritzgießen, bei dem zwei Materialien in einem Spritzvorgang umspritzt werden, kommt eine Spritzgießmaschine zum Einsatz. Die in den Formhohlraum eingespritzte Materialmenge wird als „Schuss“ bezeichnet.
Beim Zweikomponenten-Spritzgießen wird zunächst ein erstes Teil geformt. Anschließend wird ein zweites Teil eingespritzt, um das fertige Formteil herzustellen. Beide Teile müssen chemisch vergleichbar sein, damit das Zweikomponenten-Spritzgießen erfolgreich ist und eine Verbindung hergestellt werden kann.
Ein Teil aus hartem Material lässt sich mittels Zweikomponenten-Spritzgießen mit einem Teil aus weichem Material verbinden. In einer Zweikavitätenform kombiniert dieses Verfahren die Formgebung beider Komponenten. Dadurch lassen sich Haptik, Farbe etc. deutlich verbessern. Das Zweikomponenten-Spritzgießen eröffnet vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten.
Das Zweikomponenten-Spritzgießverfahren ist in zwei Schritte unterteilt. Im ersten Schritt wird Harz in eine Form eingespritzt, das anschließend abgekühlt wird, um ein festes Objekt zu erzeugen, ähnlich wie beim herkömmlichen Spritzgießen.
Das frisch geformte Objekt wird im zweiten Schritt mithilfe einer Drehplatte oder eines Roboterarms in eine zweite Form transportiert. Je nach Ausführung wird das Formteil anschließend ein zweites Mal mit Harz in, durch oder um bestimmte Bereiche der ersten Form herum injiziert.
Nach der Bildung einer molekularen Verbindung zwischen den beiden Kunststoffharzen wird das aus mehreren Harzen geformte Objekt abgekühlt und ausgestoßen.
Das Verfahren ist zwar leicht zu verstehen, aber seine Beherrschung ist anspruchsvoll. Selbst kleinste Fehler können aufgrund des hohen erforderlichen Fachwissens und der notwendigen Detailgenauigkeit, insbesondere bei der Serienfertigung, zu erheblichen finanziellen Verlusten führen.
Deshalb ist die Wahl eines Lieferanten mit herausragenden Fähigkeiten so wichtig. Ausgezeichnete Lieferantenqualitätsbewertungen, etablierte Prozesse zur Vermeidung von Gratbildung, Fließlinien, Fehlmengen und Notfallpläne sowie die Anpassung der Kapazitäten an die Bedürfnisse Ihres Unternehmens und die Erweiterung Ihres Zweikomponenten-Spritzgießprozesses sind allesamt wichtige Kriterien.
Dieses Verfahren macht das Zweikomponenten-Spritzgießen ideal für Schalter, Knöpfe, Zahnbürsten und Behälterverschlüsse.
Anwendungsbereiche des Zweikomponenten-Spritzgießens
Für aufwendige, mehrfarbige und aus verschiedenen Materialien bestehende Kunststoffprodukte, insbesondere bei der Massenproduktion, ist das Zweikomponenten-Spritzgießen die beste Kunststoffformtechnik.
Darüber hinaus wird das Zweikomponenten-Spritzgießverfahren in der Automobilindustrie zur Herstellung einer breiten Palette von Produkten und Teilen eingesetzt. Weitere im Zweikomponenten-Verfahren hergestellte Produkte sind Gartengeräte und Landwirtschaftsmaschinen.
Zweikomponenten-Spritzgussteile werden in fast allen Branchen eingesetzt, von Konsumgütern bis zum Bauwesen, am häufigsten jedoch dort, wo folgende Eigenschaften erforderlich sind:
- Teile oder Komponenten, die sich bewegen können
- starre Oberflächen mit flexiblen Griffen
- entweder akustische Dämpfung oder Vibration
- oberflächliche Erklärungen oder Identifizierungen
- Bauteile aus verschiedenen Materialien oder Farben
Idealerweise wird das Zweikomponenten-Spritzgießverfahren für komplexe Teile mit mehreren Komponenten eingesetzt.
Vorteile des Zweikomponenten-Spritzgießverfahrens
Kunststoffpolymere werden in einer Reihe von Produktionsverfahren eingesetzt, darunter Extrusion, Duroplast-Formpressen und Zweikomponenten-Spritzgießen. Obwohl jedes dieser Verfahren praktikabel ist, bevorzugen viele Kunststoffhersteller dieses aufgrund verschiedener Vorteile.
Um das erste Produktsegment herzustellen, wird zunächst ein Material in eine Form eingespritzt. Anschließend erfolgt ein zweiter Spritzguss eines zweiten, mit dem ersten Material kompatiblen Materials. Es gibt verschiedene Gründe, warum viele Unternehmen Kunststoffe oder Polymere auf diese Weise produzieren.
Hier einige Vorteile des Zweikomponenten-Spritzgießverfahrens:
vielseitig
Produkthersteller bevorzugen das Zweikomponenten-Spritzgießen für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter Fahrzeuginnenausstattungen, Medizintechnik, Werkzeuge und Spielzeug. Es ermöglicht die Herstellung einer Vielzahl von Komponenten und Farbtönen, um ein robustes und ästhetisch ansprechendes Produkt zu fertigen.
Materialien wie Silikon und Thermoplaste, Nylon und thermoplastische Elastomere oder steifes Nylon und Soft-Touch-Materialien sind nur einige Beispiele für Materialien, die sich mit diesem Verfahren erfolgreich mischen lassen.
Kostenbewusst
Nachdem die erste Form beiseite gedreht und die zweite Form um das Produkt herum platziert wurde, sodass das zweite kompatible Thermoplast in die zweite Form eingespritzt werden kann, benötigt das zweistufige Verfahren nur einen Maschinenzyklus.
Das Verfahren ermöglicht die Herstellung größerer Stückzahlen pro Produktionsdurchlauf zu geringeren Kosten und benötigt weniger Arbeitskräfte, da es nur einen Maschinenzyklus anstelle mehrerer nutzt. Zudem gewährleistet es eine feste Verbindung der Materialien, wodurch eine spätere Montage entfällt.
Hohe Produktqualität
Die meisten thermoplastischen Produkte profitieren in vielerlei Hinsicht vom Zweikomponenten-Spritzgießen:
- Verbesserte Ästhetik. Produkte aus verschiedenfarbigen Kunststoffen oder Polymeren wirken ansprechender und attraktiver für Verbraucher. Die Verwendung mehrerer Farben oder Texturen lässt das Produkt hochwertiger erscheinen.
- Verbesserte Ergonomie. Das Verfahren ermöglicht die Herstellung von Oberflächen mit weicher Haptik; dadurch können die fertigen Produkte Griffe oder andere ergonomisch geformte Bereiche aufweisen. Dies ist entscheidend für Werkzeuge, medizinische Geräte und andere tragbare Gegenstände.
- Die Dichtigkeit wird verbessert, wenn Silikonpolymere und andere gummiartige Materialien für Dichtungen und andere Teile verwendet werden, die eine dichte Abdichtung benötigen.
- Es ermöglicht die Herstellung von Gegenständen aus harten und weichen Polymeren in winzigster Größe, die außergewöhnlichen Komfort und Nutzen bieten.
- Im Vergleich zum Umspritzen oder herkömmlichen Einlegeverfahren kann die Anzahl der Fehlausrichtungen deutlich reduziert werden.
- Es ermöglicht den Herstellern, verschiedene Materialien zu verwenden, die mit anderen Verfahren nicht effizient verbunden werden können, um komplexere Formmuster zu erzeugen.
- Die entstehende Verbindung ist unglaublich stark, wodurch das Endprodukt robuster, zuverlässiger und langlebiger wird.
Das Zweikomponenten-Spritzgießverfahren hilft Herstellern, qualitativ hochwertige Produkte zu erzielen.
Teilkonsolidierung
Durch den Einsatz des Zweikomponenten-Spritzgießverfahrens wird die Anzahl der Teile in einer fertigen Baugruppe reduziert, wodurch im Durchschnitt 40 US-Dollar an Entwicklungs-, Konstruktions- und Validierungskosten pro zusätzlicher Teileanzahl eingespart werden.
Effizient
Durch das Zweikomponenten-Spritzgießen können mehrere Bauteile mit einem einzigen Werkzeug geformt werden, wodurch der Arbeitsaufwand für die Teileherstellung reduziert wird und kein Nachschweißen oder Verbinden der Bauteile erforderlich ist.
Arten von Zweikomponenten-Formanlagen
Die Auswahl und der Einsatz der richtigen Formstruktur sind entscheidend, um Kosten zu sparen und die Qualität sicherzustellen. Hier sind einige Arten von Zweikomponenten-Formstrukturen:
Zwei-Schuss-Form mit Kernkippmechanismus
Da der Formkern und der Formhohlraum nicht versetzt werden müssen, ist das Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren mit Kernverstellung am einfachsten. Alternativ lässt sich die Geometrie des Formhohlraums durch Verschieben des Schiebers verändern.
Substanz A wird zunächst in den Formhohlraum eingespritzt, wenn sich der Schieber während des Spritzgießprozesses mit der Kern-Kipphebel-Zweikomponenten-Spritzgießmaschine in seiner ausgefahrenen Position befindet. Anschließend wird der Schieber zurückgezogen, um einen neuen Bereich des Formhohlraums freizulegen.
Der verbleibende Raum wird gefüllt, indem der Schieber bewegt wird, nachdem Material B durch ein anderes Einlasssystem (oberhalb der mittleren Düse) in den modifizierten Hohlraum eingespritzt wurde.
Das Kunststoffteil wird nach dem Aushärten aus der Form gepresst. Der Formvorgang wird in der gleichen Reihenfolge wie oben fortgesetzt.
Obwohl der Preis des Werkzeugs durch den Einbau eines Schiebers in die Form steigt, ist es dennoch deutlich günstiger als Drehplatten- oder Drehwellenformen. Leider lassen sich damit keine komplexen, mehrfarbigen Kunststoffteile herstellen.
Zweikomponenten-Drehplattenform
Auf der Mittellinie der Druckplatte, die parallel zur Drehachse verläuft, befinden sich zwei identische, spiegelbildliche Formkerne. In der an der festen Druckplatte befestigten Formkavitätsplatte sind zwei Kavitäten mit unterschiedlichen Geometrien vorgesehen.
Die Drehplatte übernimmt in jedem Zyklus den Wechsel der Formteile, und zwar ohne menschliches Eingreifen.
Die Form, die mehr Material aufnehmen kann, ist hier nur mit diesen beiden Materialien zu sehen. Je nach Materialmenge kann die Drehplatte um 90°, 120° oder 180° gedreht werden. Für die notwendige Drehung auf der Kernseite ist außerdem eine spezielle Spritzgießmaschine erforderlich.
Wippen-Zwei-Schuss-Formstruktur
Da sich eine Seite nach oben und die andere nach unten bewegt usw., besteht die Plattenstruktur aus zwei Seiten, die sich um die Mitte drehen. Die meisten Tastaturformen mit Zahlen und Buchstaben verwenden diese Wippenstruktur.
Die Struktur enthält geschlossene numerische oder alphabetische Zeichen wie 0, 4, 8, A, B, D und O. Das Sekundärmaterial kann nur dann leicht in den begrenzten Bereich eindringen, wenn eine Wippenkonstruktion verwendet wird, wodurch ein ansprechendes Erscheinungsbild entsteht.
Die Wippenstruktur funktioniert wie folgt:
- Nach dem ersten Spritzvorgang wird die Form geöffnet.
- Die abgebrochene Nadel wird durch die Schubstange nach unten gedrückt, wodurch sich die Wippe um die rotierende Welle dreht.
- Durch Drücken der Wippe wird die obere Platte nach oben gedrückt, wodurch die abgebrochene Nadel aus der Form herausfällt.
Beim Anheben der Nadel am Rand des abgedichteten Bereichs des Primärprodukts entsteht eine Bruchstelle. Um das Sekundärmaterial von dieser Bruchstelle aus in den geschlossenen Bereich zu spritzen, wird die Nadel während des Doppelspritzgießprozesses durch den Rückstellstift der Bruchplatte nach unten bewegt.
Gleitstruktur in Hohlraum
Der Formhohlraum des männlichen Modells gleitet unter dem Einfluss des Motors, während sich die Form nach dem ersten Spritzvorgang öffnet. Vor dem zweiten Spritzgießvorgang wird ein festgelegter Abstand eingehalten, um die Form mit der Masterform auszurichten.
Faktoren, die bei der Verwendung des Zweikomponenten-Spritzgießens zu berücksichtigen sind
Bei der Verwendung von Doppelspritzguss werden folgende Faktoren berücksichtigt:
Materialauswahl
Physikalische, mechanische, chemische, thermische, elektrische, Entflammbarkeits- und UV-Beständigkeitseigenschaften sind allesamt wichtige Kriterien bei der Materialauswahl für Ihr Bauteil. Um die Materialauswahl einzugrenzen, müssen Sie eine Reihe von Fragen beantworten, darunter:
- Welchen Temperaturen wird Ihr Produkt ausgesetzt sein?
- Wie flexibel oder starr muss das Material zum Biegen sein?
- Schlagfestigkeit: Wie robust muss die Oberfläche sein?
- Wie gut hält es hohen Belastungen in Bezug auf die Druckfestigkeit stand?
- Wird das Bauteil UV-Strahlen ausgesetzt sein, wie sie im Freien vorkommen?
- Wird das Bauteil Chemikalien ausgesetzt sein, die seine Funktionsfähigkeit beeinträchtigen, insbesondere im Laufe der Zeit?
- Welche Lagerfähigkeit ist für das Bauteil erforderlich?
Materialkompatibilität
Die chemische Zusammensetzung der Materialien ist bei der Auswahl der für das Zweikomponenten-Spritzgießen geeigneten Materialien von entscheidender Bedeutung. Während manche Materialien nur unvollständig haften, harmonieren andere gut miteinander und bilden eine feste molekulare Haftung.
Führen Sie vor Produktionsbeginn einen Haftungstest durch, wenn die Haftungseigenschaften zweier Komponenten unklar sind. Bei unzureichender Haftung können im Design Korrekturen wie Hinterschnitte, Nuten oder Absätze integriert werden, um die Haftung zu verbessern und die beiden Komponenten fest miteinander zu verbinden.
Anhand einer Materialverträglichkeitstabelle wird ermittelt, welche Polymere aneinander haften und welche unverträglich sind. Zudem wird so die Möglichkeit einer Kontamination ausgeschlossen, die bei der Verwendung zweier verschiedener Formen ein Problem darstellt.
Darüber hinaus führt das Zweikomponenten-Spritzgießverfahren im Vergleich zur Herstellung eines identischen Produkts oder Bauteils mit zwei verschiedenen Formgebungsverfahren zu einer deutlich stärkeren Verbindung. Die Möglichkeit, mehrfarbige Kunststoffprodukte mit dem Zweikomponenten-Spritzgießverfahren herzustellen, ist ein weiterer Vorteil gegenüber dem Lackieren, dessen Wirksamkeit mit der Zeit nachlassen kann.
Mit dem Zweikomponenten-Verfahren lassen sich nützlichere und komplexere Bauteile herstellen. Zudem kann weicherer Kunststoff mit hartem Kunststoff gemischt werden. Das Produkt weist eine deutlich höhere Festigkeit auf. Zweikomponenten-Kunststoffspritzgussteile sind oft wesentlich haltbarer und stoßfester.
Das Verfahren eignet sich auch hervorragend zur Herstellung von weichen Griffen für elektrische Geräte, Dichtungen und Dichtungsringen für Klimaanlagen sowie rutschfesten Oberflächen. Mit diesem Verfahren lassen sich Logos erzeugen, die – anders als aufgemalte Logos – nicht verblassen.
Abschaltungen
Um Löcher, Schnappverbindungen und lange Durchgangslöcher herzustellen, werden diese Stellen in der Form verschlossen, um zu verhindern, dass Kunststoff in diese Bereiche fließt.
In diesen Fällen dichten die beiden Formhälften lückenlos aneinander ab. Dadurch können sich die Dichtflächen der Form öffnen und schließen, ohne aneinander zu stoßen. Der minimale Entformungswinkel sollte drei bis fünf Grad betragen. Je länger die Form steht, desto höher ist der Spaltmaß und desto größer der Entformungswinkel.
Tortyp
Beim Spritzgießen gelangt das geschmolzene Harz durch einen Angusskanal in den Formraum. Um die idealen Teileproportionen und ein ansprechendes Aussehen zu erzielen und gleichzeitig Verzug zu vermeiden, müssen Art, Konstruktion und Position des Angusskanals berücksichtigt werden.
Angusskanäle und Heißkanalangüsse sind die beiden am häufigsten beim Spritzgießen verwendeten Angussarten:
- Die beliebtesten und effizientesten Tore sind Schiebetore; da sie jedoch so einfach aufgebaut sind, sind sie möglicherweise nicht für Ihre Bedürfnisse geeignet.
- Heißanschnitte verfügen über winzige, elliptische Öffnungen. Das Harz wird durch die thermostatgesteuerte Heizung an der Rückseite der Form so weit erhitzt, dass es durch die enge Anschnittöffnung fließen kann.
Molekulare chemische Bindung
Für eine starke molekulare Verbindung sollten Substrat und Zweitauftragsharz idealerweise chemisch kompatibel sein. Die längste Kontaktfläche eignet sich optimal für die Verbindung der beiden Harze. Durch die Wahl geeigneter Materialien und einer optimalen Verbindungsgestaltung lässt sich der Zweitauftrag nahezu nicht mehr entfernen.
Auch wenn eine hochwirksame chemische Bindung erreicht werden kann, empfehlen wir dringend die Verwendung einer geeigneten mechanischen Bindung, wenn die Haftung für Ihre Anwendung wichtig ist.
Gate-Standort
Dies ist unerlässlich für die Herstellung von Kosmetikprodukten mit fester Oberfläche und einer homogenen Form. Beim Einkomponenten-Spritzgießen kann die Schmelze dank der Angussplatzierung durch den dicksten Teil der Öffnung eintreten, bevor sie in die kleineren Bereiche fließt.
Vorschläge für das Zweikomponenten-Spritzgießen
Hier einige Empfehlungen für das Zweikomponenten-Spritzgießen:
Nummer 1
Der weiche Kunststoff wird nach dem ersten Formvorgang als harter Kunststoff ein zweites Mal geformt. Die erste Formgebung erfolgt transparent, die zweite nicht. Für die erste Formgebung wird ein Hochtemperaturkunststoff verwendet, für die zweite ein Niedertemperaturkunststoff.
Nummer 2
Vor der eigentlichen Produktion wird die Form getestet, um ein fertiges Produkt zu erstellen.
Nummer 3
Bevor die Form hergestellt wird, müssen alle potenziellen Mängel gefunden und behoben werden.
Nummer 4
Berücksichtigen Sie die Schrumpfung beider Materialien. Generell beeinflusst das ursprünglich hergestellte Material die Schrumpfung.
Nummer 5
Eine zweite Injektion kann erst verabreicht werden, wenn die erste ihre volle Wirkung entfaltet hat.
Nummer 6
Um Beschädigungen während des Formprozesses zu vermeiden, sollte die Formposition berücksichtigt werden.
Nummer 7
Die Kante des ersten Spritzgussteils sollte bewusst überdimensioniert sein. Dadurch wird sichergestellt, dass beim zweiten Spritzguss ein höherer Druck erzielt wird.
Nummer 8
Prüfen Sie, ob die Parameter der Einspritzeinheit den erforderlichen Druck, die Durchflussrate und die Kühlleistung gewährleisten.
Nummer 9
Stellen Sie sicher, dass die strukturelle Integrität des ersten Formteils dem Einspritzdruck des zweiten Formvorgangs standhält.
Fazit
Wer mit dem Zweikomponenten-Spritzgießen nicht vertraut ist, mag es für schwierig halten. Es erfordert zwar ein zweites Material und ein zweites Verfahren, was die Bauteilherstellung um einen weiteren Faktor erschwert, ist aber vergleichsweise einfach.
Das Zweikomponenten-Spritzgießen kann unter anderem mit Drehteller, beweglichem Kern oder Umspritzen erfolgen. Die ersten beiden Verfahren erfordern zwei Prozesse, zwei Angusskanäle und eine zweite Spritzgießeinheit.
Letzteres Verfahren verwendet oft zwei verschiedene Formen, eine für jedes Material, kann aber auch mit nur einer Form, zwei Angusskanälen und manueller oder automatisierter Teileentnahme durchgeführt werden.
